'분자 케이지'로 촉매 감싸 활성·안정성 동시 구현

숙명여대 최경민·김우열 교수 연구팀 성과

[아시아경제 김철현 기자] 한국연구재단(이사장 노정혜)은 최경민·김우열 숙명여대 교수 연구팀이 새장처럼 '케이지' 형태로 촉매를 감싸 분자촉매의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 안정성을 높일 수 있는 실마리를 찾아냈다고 24일 밝혔다.

화학반응이 원활하게 이뤄지도록 돕는 촉매는 고부가가치 화학제품을 만들 수 있는 도구다. 특히 널리 쓰이는 금속촉매와 달리 작은 분자 하나하나가 반응에 관여하는 분자촉매는 활성이 높아 미래의 촉매로 주목 받지만, 반응과정에서 서로 결합해 다른 화합물로 변하기 쉬워 활용이 어려웠다.

연구팀은 각 분자촉매를 속이 비어 있는 사면체 케이지 형태 입자에 넣는 방식으로 안정성과 활성 두 마리 토끼를 모두 잡는데 성공했다. 각각의 케이지가 용액 중에서 분산된 형태로 존재, 안에 든 분자촉매가 서로 만나지 못하게 함으로써 본래 활성을 유지하면서 안정성도 잃지 않는 원리다. 구체적으로 약 1.5나노미터(㎚) 크기인 금속유기-단위입자로 된 케이지 안에 분자촉매를 하나씩 결합, 각 촉매분자들이 떨어져 있도록 유도함으로써 다른 화합물로 변하는 것을 방지했다.

실제 24시간 동안 보호 케이지 안에 담긴 광촉매의 반응활성을 측정한 결과 반응성능이 42배 이상 증가했으며, 단위시간당 활성도 일정하게 유지됐다. 연구팀 관계자는 "이번 연구는 다양한 분자촉매를 담을 수 있는 플랫폼을 개발하고 실제 촉매에 적용한 사례"라며 "향후 오염물 분해반응, 유기합성, 전기화학반응 등 다양한 반응에서 촉매의 활성과 안정성을 높이는 데 실마리가 될 것"이라고 설명했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr